用於仿真電可擦除可編程只讀存儲器的系統及方法
2023-04-28 03:54:16
用於仿真電可擦除可編程只讀存儲器的系統及方法
【專利摘要】本發明涉及用於仿真電可擦除可編程只讀存儲器的系統及方法。本公開涉及電子存儲器系統，並且更具體地涉及用於仿真電可擦除可編程只讀存儲器的系統以及用於仿真電可擦除可編程只讀存儲器的方法。根據本公開的實施例，提供用於仿真電可擦除可編程只讀存儲器的系統，該系統包含第一存儲器部件和第二存儲器部件，其中該第一存儲器部件包括多個存儲位置，所述多個存儲位置被配置成存儲劃分成多個數據片段的數據，並且其中該第二存儲器部件被配置成存儲把在第一存儲器部件中存儲的數據片段的物理地址映射到該數據片段的邏輯地址的信息。
【專利說明】用於仿真電可擦除可編程只讀存儲器的系統及方法
【技術領域】
[0001]本公開大體涉及電子存儲器系統，並且更具體地涉及用於在非易失性存儲器器件中仿真電可擦除可編程只讀存儲器的系統，以及在非易失性存儲器器件中仿真電可擦除可編程只讀存儲器的方法。
【背景技術】
[0002]存在多種多樣的為應用的各種領域而優化的常規的非易失性存儲器系統。基於應用的預期領域，可以選擇適當的存儲器系統。這些常規的存儲器系統的性質在許多方面變化。這些方面中的兩個是保持力和耐久力。兩者都受各種因素諸如存儲器系統的個別存儲器單元的特性和受存儲器系統的體系結構影響。
[0003]保持力涉及存儲器單元維持它已被編程至的狀態即使在存儲器單元中存儲的數據保持完好無損的能力。具有高保持力的存儲器系統能夠在長時間段內存儲數據，而不需要刷新該數據。在具有低保持力的存儲器系統中，在存儲器系統中存儲的數據不得不頻繁地被刷新。
[0004]耐久力涉及存儲器單元能夠被擦除或被編程的次數。在具有高耐久力的存儲器系統中，存儲器系統的每個存儲器單元能夠被擦除或被編程許多次，而不受損害。與此相反，在具有低耐久力的存儲器系統中，每個存儲器單元能夠被擦除或被編程僅有限的次數。頻繁地擦除或編程具有低耐久力的存儲器系統的存儲器單元將會損害存儲器單元。
[0005]常規的存儲器系統大體顯出高保持力或高耐久力。當存儲器系統的保持力為高時，該存儲器系統的耐久力大體為低。類似地，當存儲器系統的耐久力為高時，存儲器系統的保持力大體為低。所以，在採用存儲器系統來存儲只需要很少被更新的數據的情形中，通常採用具有高保持力的存儲器系統。相應地，在採用存儲器系統來存儲頻繁被更新的數據的情形中，通常採用具有高耐久力的存儲器系統。從而，對於用來存儲程序數據的程序存儲器來說，使用顯出高保持力(和從而低耐久力)的存儲器系統是適宜的，然而，對於用來存儲應用數據的數據存儲器來說，使用顯出高耐久力(和從而低保持力)的存儲器系統是適宜的。這樣的具有高耐久力和低保持力的存儲器系統的示例是電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM) ο
[0006]然而，對於許多包括存儲器系統的器件來說，在設計該器件的時候並不知道在存儲器系統中將隨後存儲什麼數據類型。所以，在這些情況下，不可能提供具有適當類型的存儲器系統的器件。例如，包括具有高保持力和低耐久力的存儲器系統的器件被大體優化來存儲程序數據。然而，對於器件的具體應用來說，可能必要的是在存儲器系統中存儲應用數據。在這種情況下，需要增加存儲器系統的耐久力。這能夠通過使用另一種類型的存儲器系統仿真具體類型的存儲器系統來實現。
[0007]常規的仿真方案遇到大量的缺陷。這些方案中的一些，例如，要求存儲器空間量遠大於要在存儲器系統中存儲的數據量。用這樣的方案，不可能建立小型和廉價的存儲器系統。在其他的方案中，存儲器系統必須提供幾個路徑來訪問該存儲器用於讀取和編程。這再次增加該存儲器系統的空間需求。其他的方案允許數據只在大的塊中編程和擦除，並且要求大量的擦除操作。在大多數的實現中，這花費很長的時間。
[0008]為了這些或其他原因，需要用於仿真電可擦除可編程只讀存儲器的改進系統和方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]附圖被包含來提供對本公開的進一步理解並且被合併在本說明書中並且構成本說明書的一部分。附圖圖示本公開的實施例並且與描述一起用來解釋本公開的原理。將容易認識到本公開的其他實施例和本公開的許多預期優點，因為通過參考下面的詳細描述它們變得更好理解。
[0010]圖1a描繪依照本公開的實施例在編程的第一狀態下存儲器系統的示例性表示； 圖1b描繪在編程的第二狀態下圖1a的存儲器系統的示例性表示；
圖1c描繪在編程的第三狀態下圖1a和Ib的存儲器系統的示例性表示；
圖2描繪依照本公開的另一個實施例包括多個存儲位置的存儲器系統的示例性表示，該多個存儲位置被布置在包括4列和1024行的陣列中；
圖3描繪依照本公開的另一個實施例包括多個存儲位置的存儲器系統的示例性表示，該多個存儲位置被布置在包括8列和512行的陣列中；
圖4描繪依照本公開的另一個實施例包括多個布置在包括8列和512行的陣列中的存儲位置的存儲器系統的示例性表示，其中字線驅動器布置在每行的中間；
圖5描繪依照本公開的另一個實施例的存儲器系統和與這個存儲器系統關聯的數據結構的示例性表示；
圖6描繪依照本公開的另一個實施例用於仿真電可擦除可編程只讀存儲器的方法的時序圖；以及
圖7描繪依照本公開的另一個實施例用於仿真電可擦除可編程只讀存儲器的方法中執行的步驟。
【具體實施方式】
[0011]在下面的詳細描述中，參考附圖，附圖形成描述的一部分，並且在附圖中通過圖解的方式示出其中可以實施本發明的具體實施例。要理解的是，在不脫離本公開的範圍情況下，可以利用其他實施例並且可以做出結構的或其他的改變。所以，下面【具體實施方式】不要以限制的意義理解，並且本公開的範圍由所附的權利要求書來限定。
[0012]圖1a示出用於仿真EEPROM的系統I的示例性表示。該系統I包括第一存儲器部件2和第二存儲器部件3。在本公開的一個實施例中，第一存儲器部件2包括非易失性存儲器陣列並且第二存儲器部件3包括隨機訪問存儲器(RAM)。例如，非易失性存儲器陣列包括閃速存儲器。有利地，第二存儲器部件3被配置成用糾錯碼(ECC)來保護在第二存儲器部件3中存儲的數據。該第一存儲器部件2包括單元陣列，該單元陣列包括多個在多個行與列中布置的存儲位置4。每個存儲位置包括多個存儲器單元。在圖1a的實施例中，第一存儲器部件2的每個存儲位置4適合於存儲32位元組的數據。在本公開的另一個實施例中，每個存儲位置適合於存儲16位元組的數據。在本公開的又另一個實施例中，每個存儲位置適合於存儲64位元組的數據。該單元陣列包括4列和1024行的存儲位置，即每個32位元組的4096個存儲位置。所以，該單元陣列具有128kB的容量。在一個示例中，圖1a示出在單元陣列中存儲的16個數據片段5("a" - "ρ")。第一個數據片段"a"被存儲在第一行和第一列中所提供的存儲位置中，第二個數據片段"b"被存儲在第一行和第二列中所提供的存儲位置中，並且最後一個數據片段"P"被存儲在第四行和第四列中所提供的存儲位置中。
[0013]而且，第一存儲器部件2包括多個字線。連接單元陣列的存儲位置4的每行到這些字線中的一個，即連接存儲位置的第一行到字線"0"，連接存儲位置的第二行到字線"1"，並且連接存儲位置的最後一行到字線〃1023〃。此外，在圖1a中第一存儲器部件2包括多個指定為「 +緩衝區」的存儲位置。在一個實施例中，這些存儲位置為特別目的而保留並且在正常的EEPROM仿真期間不被使用。
[0014]用於仿真EEPROM的系統I的第二存儲器部件3被配置成存儲將在第一存儲器部件2中存儲的數據片段的物理地址映射到該數據片段的邏輯地址的信息。如在圖1a中所示出，在第二存儲器部件3中存儲的映射信息例如指示:數據片段"a"被存儲在第一存儲器部件2的單元陣列的第一行和第一列("0/0")中，數據片段"b"被存儲在第一存儲器部件2的單元陣列的第一行和第二列("0/1")中，數據片段"d"被存儲在第一存儲器部件2的單元陣列的第一行和第四列("0/3")中，並且數據片段〃p〃被存儲在第一存儲器部件2的單元陣列的第四行和第四列("3/3")中。
[0015]向用於仿真EEPROM的系統I提供第二存儲器部件3 (該第二存儲器部件3被配置成存儲將在第一存儲器部件2中存儲的數據片段的物理地址映射到該數據片段的邏輯地址的信息)允許在第一存儲器部件2中存儲的數據片段通過它們的邏輯地址而被訪問。數據片段的邏輯地址獨立於在第一存儲器部件中該數據片段的實際存儲位置，即獨立於該數據片段的物理地址。為了訪問在第一存儲器部件2中的數據片段，知道該數據片段的邏輯地址就足夠，而不需要知道該數據片段的物理地址。為在第一存儲器部件2中存儲的每個數據片段5引入邏輯地址允許在仿真期間改變數據片段5的物理地址。這個改變不需要傳達給系統的用戶，因為通過它的邏輯地址(可能保持不變)仍能夠訪問該數據片段5。
[0016]在一個實施例中，當在第一存儲器部件2中存儲的數據片段5被更新時，該數據片段5的更新版本被寫入到新的存儲位置4。通過將數據片段5的更新寫入到新的存儲位置4，能夠增強該存儲器系統的耐久力。這是由於如下事實:更新操作將被展開到幾個存儲位置上，因此減少了為了更新而訪問單個存儲位置的次數。
[0017]此外，在一個實施例中，每個數據片段5包括指示該數據片段5的版本的指示器。例如，這是在圖1b中所示出的，該圖1b示出在第一存儲器部件2中存儲的該數據片段5中的一些已被更新並且附加的數據片段5已被寫入到第一存儲器部件2之後的圖1a的存儲器系統I。特別地，在圖1b中所示出的存儲器器件I的配置中，數據片段〃a〃已被更新了 4次。第一次更新被標記為〃al〃並且被寫入到在第一存儲器部件2的單元陣列的第五行和第一列("4/0")中所提供的存儲位置。第二次更新被標記為〃a2〃並且被寫入到在第一存儲器部件2的單元陣列的第五行和第二列("4/1")中所提供的存儲位置。第三次更新被標記為〃a3〃並且被寫入到在第一存儲器部件2的單元陣列的第五行和第三列(〃4/2〃)中所提供的存儲位置。第四次更新被標記為"a4"並且被寫入到在第一存儲器部件2的單元陣列的第五行和第四列("4/3")中所提供的存儲位置。當數據片段的更新版本被寫入到第一存儲器部件2時，這個數據片段的先前版本大體能夠被擦除。然而，在圖1a -1c的實施例中，棄用的數據片段不會立刻被擦除，而是改為被標記用於擦除。在圖1b中，這是通過對數據片段加陰影來指示的。因為數據片段"a"的當前版本被標記為"a4"，這個數據片段在圖1b中沒有加陰影。這個數據片段的先前版本即標記為〃a〃、〃al〃、〃a2〃和〃a3〃的數據片段在圖1b中被標記用於擦除並且所以被示出加陰影。
[0018]數據片段〃b〃、〃c〃、〃e〃、和〃i〃已被更新了一次。所以，這些數據片段的當前版本被標記〃bl〃、〃cr、〃er、和〃il〃並且棄用的數據片段已為了擦除而標記。而且，幾個新的數據片段即數據片段〃q〃、〃!■〃、…、〃z〃已被寫入到第一存儲器部件2。
[0019]在第一存儲器部件2中存儲的數據的更新被反映在第二存儲器部件3中存儲的映射信息中。如圖1b所示出，這個映射信息現在例如指示:數據片段"a"的當前版本被存儲在第一存儲器部件2的單元陣列的行"4"和列"3"中，數據片段"b"的當前版本被存儲在第一存儲器部件2的單元陣列的行"5〃和列"0〃中，並且數據片段〃c〃的當前版本被存儲在第一存儲器部件2的單元陣列的行"5"和列〃3"中。
[0020]本公開的存儲器系統被配置成對於第一存儲器部件的單元陣列的每行和每列來監控在分別的行或列中的為了擦除而標記的數據片段的數目。而且，在一個實施例中，存儲器系統被配置成每當在行或列中的為了擦除而標記的數據片段的數目達到擦除閾值時同時擦除為了擦除而標記的該行或該列中的所有數據片段。通過每當在行或列的棄用的數據片段的數目達到擦除閾值時同時擦除這行或這列的所有棄用的數據片段，能夠減少在EEPROM的仿真期間必須執行的擦除操作的數目。如果例如設定擦除閾值為4，則在每次擦除操作中4個數據片段將同時被擦除。所以，與在其中每個數據片段一旦它變成過時就被擦除的仿真方案相比，用本公開的仿真方案，擦除操作的數目能夠被減少75%。這是尤其有利的，因為在大多數存儲器系統中執行擦除操作花費相當長的一段時間。設定擦除閾值到更高的值甚至進一步減少擦除操作的數目。然而，擦除閾值越高，為存儲給定的數據量所要求的在第一存儲器部件的單元陣列中的存儲位置的數目就越高。
[0021]在圖1b中所示出的存儲器系統I的配置中，監控在每行和每列中為了擦除而標記的數據片段的數目指示:在行"O"中為了擦除而標記3個數據片段；在行"Γ中為了擦除而標記I個數據片段；在行"2"中為了擦除而標記I個數據片段；在行"4"中為了擦除而標記3個數據片段；在列"0〃中為了擦除而標記4個數據片段；在列〃1"中為了擦除而標記2個數據片段；並且在列"2"中為了擦除而標記2個數據片段。當該擦除閾值設定為4時，系統I將認出在列"0〃中為了擦除而標記的數據片段的數目已達到擦除閾值。所以，系統I將現在擦除在列"0〃中的為了擦除而標記的所有數據片段，即在行〃0〃、〃1〃、〃2〃、和"4〃中的數據片段。在這些數據片段已被擦除後，相應的存儲位置再次可用於存儲新的數據。在圖1c中所示出的這個情形指示行"O"的4個數據片段已被擦除。當為了擦除而標記的數據片段正被擦除時，在第二存儲器部件3中存儲的映射信息不需要被更新。這個映射信息只涉及有效的數據片段並且所以不受擦除棄用的數據片段的影響。所以，在圖1c中所示出的存儲器系統I的配置中的第二存儲器部件3中存儲的映射信息與在圖1b中所示出的配置中的相同。
[0022]在圖1a — Ic中所示出的存儲器系統I的實施例中，第一存儲器部件2的單元陣列的每列位於分離的井上，即第一存儲器部件2包括4個井，其中該單元陣列的列中的每個位於這些井中的一個井上。通過為存儲位置的每列提供分離的井，它能夠保證在沒有擦除在其他列中的數據片段的情況下，能夠擦除在該列的一列中為了擦除而標記的數據片段。在一個實施例中，大體通過施加第一電壓到連接至該數據片段的存儲位置的字線和施加第二電壓到在裡面布置存儲位置的井來擦除數據片段。所以，在圖1b中所示出的存儲器系統I的配置中，通過施加第一電壓到字線"0"、"1"、"2"、和"4"和施加第二電壓到列"0〃的井來擦除在列"0〃中為了擦除而標記的數據片段。
[0023]為了在特別的行中擦除所有為了擦除而標記的數據片段，第一電壓被施加到連接至這些數據片段的存儲位置的字線和到在裡面布置存儲位置的井。所以，為了在行〃4"中擦除所有為了擦除而標記的數據片段，例如，在圖1b中所示出的存儲器系統I的配置中，第一電壓被施加到字線"4〃並且第二電壓被施加到列〃0〃、〃1〃、和"2〃的井。
[0024]在圖1a — Ic中所示出的系統I的第一存儲器部件2的單元陣列包括4列和1024行。所以，如果擦除閾值設定為4，該單元陣列在達到擦除閾值之前能夠包括最多12個為了擦除而標記的數據片段。4個列中的每列能夠含有3個為了擦除而標記的數據片段(4X3=12)。在這個配置中，不會達到擦除閾值，除非這些數據片段的4個位於單個行中。在下一個數據片段為了擦除而被標記的情況下，為了擦除而標記的數據片段的數目在下一個數據片段的列中將達到4。13個數據片段在那時將為了擦除而標記。接著，這些數據片段的4個將被擦除。該單元陣列然後將含有9個為了擦除而標記的數據片段。所以，在本公開的這個示例實施例中，為了在第一存儲器部件中存儲一定的數據量，第一存儲器部件的單元陣列必須含有大量的存儲位置，總計為這個數據量加上至少12個附加的存儲位置。
[0025]如果在圖1a -1c中所示出的本公開的實施例中，擦除閾值設定為8，則該單元陣列在達到擦除閾值之前能夠包括最多28個為了擦除而標記的數據片段。4個列中的每列能夠含有7個為了擦除而標記的數據片段(4X7=28)。下一個為了擦除而被標記的數據片段將會使為了擦除而標記的數據片段的數目在這些列的一列中為8。所以，在這種情況下，在該單元陣列中必須提供至少28個附加的存儲位置。然而，如果擦除閾值設定為8而不是4，能夠進一步減少擦除操作的數目，因為在每個擦除操作中8個數據片段將同時被擦除，然而在擦除閾值設定為4的情況下只有4個數據片段將同時被擦除。
[0026]根據本公開的另一個實施例，用於仿真EEPROM的系統被配置成對於非易失性存儲器陣列的每個存儲位置來監控為了寫入或擦除而已訪問存儲位置的次數。有利地，當寫入數據片段到在第一存儲器部件中的存儲位置時，該系統然後選擇這樣的存儲位置:為了寫入或擦除而已訪問所述存儲位置的次數不超過預設的閾值。在這種方式下，能夠保證寫入操作和擦除操作橫跨單元陣列均勻地分布。因為，如上面所提到的，在非易失性存儲器系統中，尤其在閃速存儲器系統中，為了寫入或擦除而只能夠訪問每個存儲位置有限的次數，所以橫跨存儲器系統均勻地分布寫入操作和擦除操作是尤其有利的。
[0027]如果在圖1c中所示出的存儲器系統I中，新的數據片段"zz"需要被寫入到第一存儲器部件2，基本上能夠使用任何空的存儲位置，即要麼是已被先前擦除的存儲位置(諸如存儲位置〃0/0〃)，要麼是根本沒被寫入的存儲位置(諸如存儲位置"1023/0")。在系統選擇存儲位置"0/0〃以將數據片段"zz"寫入到單元陣列之前，該系統檢查為了寫入或擦除而已訪問存儲位置"0/0〃的次數。如果這個數目沒有超過預設的閾值，該系統將繼續寫入數據片段"zz"到存儲位置"0/0"。然而，如果這個數目確實超過預設的閾值，該系統將選擇另一個存儲位置，例如存儲位置"1023/0"。有利地，該預設的閾值在存儲器系統I的操作期間逐漸增加。
[0028]根據本公開的另一個實施例，系統I維持一個訪問表，該訪問表對於第一存儲器部件的每個存儲位置，記錄為了寫入或擦除而已訪問存儲位置的次數和指示該存儲位置是否準備好接收數據的狀態信息。在一個實施例中，當數據片段需要被寫入到第一存儲器部件時，該系統然後從訪問表中選擇具有寫入_/擦除-訪問的最低數目的存儲位置。如果這個存儲位置準備好接收數據，該數據片段將被寫入到這個存儲位置。如果存儲位置沒有準備好接收數據，該系統將選擇具有寫入_/擦除-訪問的第二個最低數目的存儲位置，並且將再次檢查該存儲位置是否準備好接收數據。這個過程將繼續直到已發現準備好接收數據的存儲位置。然後，該數據片段將會被寫入到這個存儲位置。
[0029]在非易失性存儲器系統中，大體通過施加電壓到存儲器系統的各種元件諸如存儲器系統的字線、位線和井來讀取、寫入、或擦除數據。由於常規的非易失性存儲器系統的布局，在讀取操作、寫入操作、或擦除操作期間，這些電壓通常不但被施加到為了讀取、寫入、或擦除而訪問的存儲器單元，而且被施加到非易失性存儲器系統的其他存儲器單元。結果，非易失性存儲器系統的存儲器單元在讀取操作、寫入操作、和擦除操作期間接收電壓應力。這個電壓應力一般被稱為「幹擾」。存在幾種類型的幹擾，諸如「讀取幹擾」、「寫入幹擾」、或「擦除幹擾」，它們還被稱為「柵幹擾」或「井幹擾」。接收許多幹擾的存儲器單元可能會遭受損壞，即在存儲器單元中存儲的數據值可能被錯誤地改變。
[0030]在本公開的一個實施例中，用於仿真EEPROM的系統被配置成對於在非易失性存儲器陣列中存儲的每個數據片段來監控該數據片段已接收的幹擾的數目。在一個實施例中，該系統被配置成監控幾種類型的幹擾。可替代地，該系統被配置成監控幹擾的單一類型。在一個實施例中，這個幹擾的單一類型是對於依照本公開的存儲器系統的特別的體系結構和布局來說具有危害數據完整性的最高潛力的幹擾的類型。在本公開的一個實施例中，該系統被配置成監控井幹擾。
[0031]通過監控在非易失性存儲器陣列中存儲的數據片段接收的幹擾的數目，依照本公開的系統能夠防止數據片段由於接收過多數目的幹擾而遭受損壞。在一個實施例中，該系統被配置成當數據片段已接收的幹擾的數目超過幹擾閾值時移動數據片段到在非易失性存儲器陣列中新的存儲位置。這將保證數據片段在它接收過多數目的幹擾之前被移動到新的存儲位置並且所以有助於維持數據完整性。
[0032]圖2示出依照本公開的另一個實施例的存儲器系統的第一存儲器部件2的示例性表示。在這個實施例中第一存儲器部件2非常類似於圖1a -1c的第一存儲器部件，並且再次包括非易失性存儲器陣列，該非易失性存儲器陣列包括多個在行和列中布置的存儲位置。該非易失性存儲器陣列包括4列和1024行的存儲位置，其中每個存儲位置適合於存儲32位元組的數據。此外，第一存儲器部件2包括一列存儲位置6，該存儲位置6適合於為非易失性存儲器陣列的每行存儲多個狀態位。在一個實施例中，這些狀態位被用來存儲計數器，諸如幹擾計數器，尤其是井幹擾計數器。此外，該狀態位可以被用來記錄指示該集群是否已被正確擦除的狀態信息。
[0033]而且，在圖2中所示出的第一存儲器部件2包括多個字線驅動器7。字線驅動器被耦接到非易失性存儲器陣列的每個字線。因為該非易失性存儲器陣列包括1024行的存儲位置，所以該第一存儲器部件2包括1024個字線驅動器。在一個實施例中，該字線驅動器7位於第一存儲器部件2的最左邊的位置。
[0034]圖3示出依照本公開的另一個實施例的存儲器系統的第一存儲器部件2的示例性表示。在這個實施例中，該非易失性存儲器陣列包括8列和512行的存儲位置，其中每個存儲位置適合於存儲32位元組的數據，即圖3的非易失性存儲器陣列的總容量與圖2的非易失性存儲器陣列的總容量相同。該字線驅動器7再次位於第一存儲器部件2的最左邊的位置。在非易失性存儲器系統中，字線和位線的最佳長度大體依賴於各種參數，諸如存儲器單元的寬度和長度或字線和位線的電阻或電容。圖2和3圖示依照本公開的存儲器系統的布局能夠靈活地適合於存儲器陣列的物理尺寸。
[0035]圖4示出依照本公開的另一個實施例的存儲器系統的第一存儲器部件2的示例性表示。在這個實施例中，該非易失性存儲器陣列再次包括8列和512行的存儲位置，其中每個存儲位置適合於存儲32位元組的數據。然而，該字線驅動器7居中地位於非易失性存儲器陣列中。尤其是，該字線驅動器7被安放在列"3"和列"4"之間。結果，每個字線分成兩個片段，其中單個字線驅動器耦接到兩個片段。通過將每個字線分成兩個片段，該字線的長度就被減少。所以，該字線驅動器7的這种放置改進了涉及通過字線來施加電壓的操作的時間效率。
[0036]圖5示出依照本公開的另一個實施例的存儲器系統的第一存儲器部件2和與這個存儲器系統關聯的數據結構的示例性表示。該第一存儲器部件2類似於圖1a — Ic和2的第一存儲器部件，並且包括多個布置在行和列的陣列中的存儲位置。該存儲器陣列包括4列，其中每列被布置在分離的井9上。所以，第一存儲器部件2包括4個井9。而且，第一存儲器部件2包括多個字線8。每個字線8被耦接到存儲位置的一行。
[0037]每個存儲位置被配置成存儲32位元組的用戶數據。圖5的下面部分示出依照本公開的實施例用於存儲這些32位元組的用戶數據的一個示例數據結構。該32位元組的用戶數據被劃分成4個數據片段:第一數據片段10a、第二數據片段10b、第三數據片段10c、和第四數據片段10d。這些數據片段中的每個包括64位(4X 16位)的用戶數據，並且通過包括24位的關聯的ECC Ila — Ild來保護這些數據片段中的每個。所以，四個數據片段1a — 1d中的每個數據片段與關聯的ECC Ila — Ild —起要求88位的存儲空間。提供另一個88位的塊來存儲標記位12 (8位)、狀態位13 (3X16位=48位)、和另一個ECC 14 (24位)。這個塊中的8位沒有被使用。用來存儲32位元組的用戶數據的所得到的數據結構包括440位(5X88位=55位元組)。通過在55位元組的數據結構中存儲32位元組的用戶數據，依照本公開能夠非常高效地將用戶數據存儲在存儲器系統中。該存儲效率比使用例如88位元組來存儲32位元組的用戶數據的典型常規系統的效率好得多。
[0038]在本公開的一個實施例中，用於仿真EEPROM的系統被配置成:當它接收編程數據到存儲器系統的請求時中斷正在進行的擦除操作，並且在該編程操作已被完成之後自動恢復該中斷的擦除操作。這被示出在圖6的3個時序圖中的一個示例中。第一個圖示出該系統執行短的編程操作15，所述短的編程操作15後面是擦除操作16。儘管在圖6中的時間規範只是象徵性的，該圖示出擦除操作16比編程操作15花費更長得多。
[0039]在第二個圖中，執行兩個編程操作。該系統再次以第一個編程操作15a開始，所述第一個編程操作15a後面是擦除操作16。在該擦除操作16已被完成之前,該系統接收到執行第二個編程操作15b的請求。所以，中斷正在進行的擦除操作16並且執行第二個編程操作15b。在該第二個編程操作15b已被完成之後,該擦除操作16就被恢復並且最後被完成。因為該擦除操作16被中斷，它會比在第一個圖的場景中更晚完成。
[0040]在第三個圖中，執行四個編程操作。該系統再次以第一個編程操作15a開始，所述第一個編程操作15後面是擦除操作16。在該擦除操作16已被完成之前,該系統接收到執行第二個編程操作15b的請求。所以，中斷正在進行的擦除操作16並且執行第二個編程操作15b。在該第二個編程操作15b已被完成之後,該擦除操作16就被恢復。此後,該擦除操作16再次被中斷來執行第三個編程操作15c，然後再次被恢復，再次被中斷來執行第四個編程操作15d，並且再次被恢復以最終被完成。因為該擦除操作16被中斷三次，它會比在第一個或第二個圖的場景中更晚完成。
[0041 ] 在本公開的一個實施例中，用於仿真EEPROM的系統被配置成提供至少3種操作模式。在可能被稱為「標準模式」的第一種操作模式下，該系統允許數據片段被讀取或更新。在這種操作模式下，在讀取執行之前可能需要某種等待時間，因為已經運行的擦除需要被暫停。在可能被稱為「快速讀取模式」的第二種操作模式下，該系統提供具有尤其短的訪問時間的特殊讀取功能。通過在第二種操作模式下抑制更新、編程、或擦除操作來實現這個短的讀取訪問時間。所以，在第二種操作模式下不能夠執行更新、編程、或擦除操作。因為在第二種操作模式下不允許編程或擦除操作，所以在能夠執行讀取操作之前不必要暫停編程或擦除。這個操作模式對於讀取突發來說尤其合適。在可能被稱為「快速更新模式」的第三種操作模式下，該系統允許數據片段被讀取或被更新。在這種操作模式下，舊的數據片段不被擦除。所以，在這種操作模式下，能夠實現非常快速的編程速率，因為新的數據片段在沒有擦除舊的數據片段的情況下直接被寫入到存儲器系統。依賴於存儲器系統的體系結構，這種操作模式可以被限制到某個小的緩衝區大小例如8KB。在圖1a — Ic的存儲器系統中，在這種操作模式下，新的數據片段優選地被寫入到標識為「 +緩衝區」的存儲位置，即第一存儲器部件2的單元陣列的最後行。
[0042]圖7示出在依照本公開的實施例的用於仿真電可擦除可編程只讀存儲器的方法中執行的步驟。該方法包括以下動作:對於非易失性存儲器陣列的每行和每列:監控在該行或該列中為了擦除而標記的數據片段的數目(動作30);對於每行和每列:確定在該行或該列中為了擦除而標記的數據片段的數目是否超過擦除閾值(動作35)。如果對動作35的響應為否，重複動作30 ;如果在35處是，則擦除在該行或該列中為了擦除而標記的數據片段(動作40)。然後該方法返回到動作30。通過執行這些動作，能夠減少在EEPROM仿真期間執行的擦除操作的數目，因為在每次擦除操作中同時擦除幾個數據片段。結果，增強了EEPROM仿真的性能。
[0043]儘管在這裡已圖示和描述具體實施例，對本領域那些普通技術人員來說將認識到的是，在沒有背離本公開範圍的情況下，可以用多種替代的和/或等價的實現取代示出和描述的具體實施例。本申請旨在覆蓋在這裡討論的具體實施例的任何改編或變型。所以，旨在本公開僅由權利要求書及其等價物來限制。
【權利要求】
1.一種用於仿真電可擦除可編程只讀存儲器的系統，該系統包括: 第一存儲器部件；以及 第二存儲器部件， 其中所述第一存儲器部件包括多個存儲位置，所述存儲位置被配置成存儲劃分成多個數據片段的數據，並且其中第二存儲器部件被配置成存儲把在第一存儲器部件中存儲的數據片段的物理地址映射到所述數據片段的邏輯地址的信息。
2.權利要求1的所述系統，其中所述第一存儲器部件包括非易失性存儲器陣列。
3.權利要求2的所述系統，其中所述第二存儲器部件包括隨機訪問存儲器(RAM)。
4.權利要求2的所述系統，其中所述第一存儲器部件被配置成通過單個訪問路徑被訪問以讀取、寫入和擦除數據片段。
5.權利要求2的所述系統，其中所述系統被配置成對於所述非易失性存儲器陣列的每個存儲位置來監控為了寫入或擦除而已訪問數據片段的次數。
6.權利要求2的所述系統，其中所述系統被配置成對於存儲在所述非易失性存儲器陣列中的每個數據片段來監控該數據片段已接收的幹擾的數目。
7.權利要求6的所述系統，其中所述系統被配置成當所述數據片段已接收的幹擾的數目超過幹擾閾值時移動數據片段到在所述非易失性存儲器陣列中新的存儲位置。
8.權利要求1的所述系統，其中所述第二存儲器部件被配置成用糾錯碼來保護在所述第二存儲器部件中存儲的數據。
9.權利要求2的所述系統，其中所述系統被配置成標記在所述非易失性存儲器陣列中的數據片段，所述數據片段將因被標記用於擦除而被擦除。
10.權利要求9的所述系統，其中在所述非易失性存儲器陣列中的所述存儲位置被布置在行和列的陣列中，並且其中所述系統被配置成每當在行或列中為了擦除而標記的數據片段的數目達到擦除閾值時同時擦除所述行或所述列的為了擦除而標記的所有數據片段。
11.權利要求10的所述系統，其中每列被布置在分離的井上。
12.一種用於仿真電可擦除可編程只讀存儲器的方法，包括: 在包括多個存儲位置的第一存儲器部件中存儲多個數據片段； 對於在所述第一存儲器部件中存儲的每個數據片段:在第二存儲器部件中存儲把在第一存儲器部件中的所述數據片段的存儲位置的物理地址映射到邏輯地址的映射信息；以及 通過數據片段的所述邏輯地址訪問所述數據片段。
13.權利要求12的所述方法，進一步包括: 對於所述第一存儲器部件的每個存儲位置，監控為了寫入或擦除而已訪問存儲位置的次數。
14.權利要求13的所述方法，進一步包括: 當在第一存儲器部件中寫入數據片段到存儲位置時選擇如下存儲位置:為了寫入或擦除而已訪問所述存儲位置的次數不超過預設的閾值。
15.權利要求12的所述方法，進一步包括: 對於在所述第一存儲器部件中存儲的每個數據片段，監控所述數據片段已接收的幹擾的數目。
16.權利要求15的所述方法，進一步包括: 當數據片段已接收的幹擾的數目超過幹擾閾值時，移動數據片段到在第一存儲器部件中新的存儲位置。
17.一種用於在存儲器系統中仿真電可擦除可編程只讀存儲器的方法，所述存儲器系統包括包含多個在行與列的陣列中布置的存儲位置的非易失性存儲器陣列以及隨機訪問存儲器(RAM)，所述方法包括: 在所述非易失性存儲器陣列中存儲多個數據片段； 對於在非易失性存儲器陣列中存儲的每個數據片段:在RAM中存儲映射信息，所述映射信息映射在所述非易失性存儲器陣列中的所述數據片段的存儲位置的物理地址到邏輯地址；以及 通過數據片段的所述邏輯地址來訪問所述數據片段以進行讀取、擦除和編程。
18.權利要求17的所述方法，進一步包括: 當為了擦除而訪問數據片段時，標記為了擦除而標記的所述數據片段。
19.權利要求18的所述方法，進一步包括: 對於所述非易失性存儲器陣列的每行和每列，監控在該行或該列中為了擦除而標記的數據片段的數目；以及 如果在行或列中為了擦除而標記的數據片段的數目達到擦除閾值時:擦除在所述行或所述列中為了擦除而標記的所述數據片段。
20.權利要求19的所述方法，進一步包括: 對於在所述非易失性存儲器陣列中存儲的每個數據片段，監控所述數據片段已接收的幹擾的數目；以及 當數據片段已接收的幹擾的數目超過幹擾閾值時:移動數據片段到在所述非易失性存儲器陣列中新的存儲位置。
【文檔編號】G11C16/14GK104347118SQ201410375592
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月1日 優先權日:2013年8月2日
【發明者】U.巴克豪森, 畢向婷, T.柯恩, T.尼爾施爾, E.帕帕裡斯託, J.羅森布施 申請人:英飛凌科技股份有限公司